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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein elektrische Maschinen von Fahrzeugen, und sie betrifft insbesondere einen Ausgleichsring für eine elektrische Maschine eines Fahrzeugs und Verfahren zu dessen Herstellung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In den letzten Jahren haben technologische Fortschritte zu wesentlichen Veränderungen bei der Konstruktion von Kraftfahrzeugen geführt. Eine dieser Veränderungen betrifft die Komplexität sowie die Leistungsverwendung verschiedener elektrischer Systeme in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Fahrzeugen mit alternativem Kraftstoff. Zum Beispiel verwenden Fahrzeuge mit alternativem Kraftstoff, wie etwa Hybridfahrzeuge, oft elektrochemische Leistungsquellen, wie etwa Batterien, Ultrakondensatoren und Brennstoffzellen, um die elektrischen Antriebsmaschinen (welche Elektromotoren und Motoren/Generatoren umfassen), welche die Räder antreiben, mit Leistung zu versorgen, manchmal zusätzlich zu einer anderen Leistungsquelle, wie etwa einer Brennkraftmaschine.
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Derartige elektrische Maschinen umfassen typischerweise eine Rotoranordnung, die innerhalb eines stationären Stators axial auf einer Welle rotiert. Da Rotoranordnungen von elektrischen Antriebsmaschinen bei mehreren tausend Umdrehungen pro Minute (RPM) rotieren können, können kleinere Unwuchten derartiger Anordnungen zu ungewünschten Vibrationen, einem vorzeitigen Verschleiß von Lagern und Wellen und einer verkürzten Maschinenlebensdauer führen. Um derartige Mängel zu kompensieren und die Balance bei hohen Drehzahlen beizubehalten, werden typischerweise ringförmige metallische Ausgleichsringe mit einer asymmetrischen Gewichtsverteilung an einem oder beiden Enden eines Rotors konzentrisch zu der Welle montiert. Der Ring wird nach Bedarf maschinell bearbeitet, um Gewicht an spezifischen Punkten entlang des Umfangs des Rings zu entfernen, sodass er auf einen speziellen Rotor zugeschnitten und komplementär zu dessen Unwuchten ist. Im Idealfall zeichnen sich Ausgleichsringe sowohl durch hohe mechanische Festigkeit, um den Kräften standzuhalten, die bei einer Rotation bei hohen Drehzahlen erzeugt werden, als auch eine niedrige magnetische Permeabilität (μ) aus, um zur Verbesserung des Maschinengesamtwirkungsgrads einen Magnetfluss innerhalb der Rotoranordnung zu halten. Aus Metallen wie etwa Edelstahl einstückig hergestellte Ausgleichsringe bieten diese beiden Eigenschaften, sind aber zu teuer. Materialien wie etwa Aluminium sind relativ kostengünstig und bieten eine hohe magnetische Abschirmung, weisen aber eine für viele Anwendungen nicht ausreichende mechanische Festigkeit auf. Andere kostengünstige Materialien, wie etwa Kohlenstoffstahl bieten eine hohe mechanische Festigkeit, stellen aber nur wenig oder keine magnetische Schirmung bereit.
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Als zweischichtige Struktur gefertigte Verbundausgleichsringe, die aus zwei verschiedenen pulverförmigen Metallen bestehen, wurden als ein Mittel verwendet, um sowohl die hohe magnetische Schirmung als auch die mechanische Festigkeit zu kombinieren. Zum Beispiel kann eine Schicht aus einem ersten pulverförmigen Metall, das ein niedriges μ aufweist, wie etwa Edelstahl, mit einer Schicht eines zweiten pulverförmigen Metalls, das niedrige Kosten und hohe Festigkeit aufweist, wie etwa Kohlenstoffstahl, kombiniert werden. Die zwei Schichten werden dann zusammengesintert oder verschmolzen, um einen Ausgleichsring auszubilden, welcher dann für einen speziellen Rotor maschinell bearbeitet wird. Jedoch sind pulverförmige Metalle wesentlich teurer als Metalle in anderen gebräuchlicheren Formen, wie etwa gewalzte Bleche. Außerdem neigt gesinterter Edelstahl bei einer maschinellen Bearbeitung zu Verhärtung, wodurch er ein besonders schwer zu verarbeitendes Material wird. Zudem unterliegen gesinterte Ausgleichsringe bei einer derartigen maschinellen Bearbeitung der Rissbildung. Es kann sein, dass derartige Risse während des Fertigungsprozesses schwer zu identifizieren sind und folglich zu einem Ausfall des Rings führen können, wenn er mit hohen Drehzahlen belastet wird.
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Die
DE 16 88 665 U offenbart einen Rotor für Elektromotoren mit Ausgleichsringen aus einem magnetisch inaktiven, elektrisch wenig aktivem Material mit hohem spezifischen Gewicht, etwa Blei.
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In der
DE 10 2007 017 342 A1 ist ein Energiespeicher für ein Landfahrzeug offenbart, der einen Stator und einen Rotor aus dünnen metallischen Blechscheiben umfasst. Beim Abbremsen des Landfahrzeugs wird der Rotor in Rotation versetzt und speichert damit kinetische Energie, die mit Hilfe von Wicklungen im Stator in elektrische Energie zum Betreiben von Elektromotoren umgewandelt werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Ausgleichsring für eine elektrische Maschine eines Fahrzeugs unter Verwendung kostengünstiger Ausgangsmaterialien bereitzustellen, der sowohl eine niedrige magnetische Permeabilität als auch eine hohe mechanische Festigkeit aufweist. Ferner ist es auch wünschenswert, wenn derartige Ausgleichsringe leichter maschinell zu bearbeiten sind und weniger anfällig für Rissbildung sind. Darüber hinaus werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden genauen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und dem vorstehenden technischen Gebiet und Hintergrund offenbar werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer Ausführungsform wird nur als Beispiel eine elektrische Maschine zur Verwendung in einem Fahrzeug bereitgestellt, wobei die elektrische Maschine ein Gehäuse aufweist. Die elektrische Maschine umfasst eine mit dem Gehäuse gekoppelte Statoranordnung und eine Rotoranordnung, die innerhalb der Statoranordnung angeordnet ist und ausgestaltet ist, um sich relativ dazu zu drehen. Ein Ausgleichsring ist mit einem Ende der Rotoranordnung gekoppelt und ist zur Rotation damit ausgestaltet. Der Ausgleichsring umfasst eine ringförmige Basisschicht mit einer ersten ebenen Oberfläche und eine ringförmige magnetische Schirmschicht mit einer zweiten ebenen Oberfläche, die auf die erste ebene Oberfläche plattiert (engl: clad) ist.
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Es werden Verfahren zur Herstellung eines Ausgleichsrings für eine elektrische Maschine eines Fahrzeugs bereitgestellt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren die Schritte, dass eine erste Metallschicht mit einer ersten ebenen Oberfläche bereitgestellt wird, dass eine zweite Metallschicht mit einer zweiten ebenen Oberfläche bereitgestellt wird, und dass die zweite ebene Oberfläche auf die erste ebene Oberfläche plattiert wird, um eine Verbundstruktur auszubilden.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann durch Bezugnahme auf die genaue Beschreibung und die Ansprüche hergeleitet werden, wenn sie in Verbindung mit den folgenden Figuren betrachtet wird, in denen gleiche Bezugszeichen in allen Figuren ähnliche Elemente bezeichnen, und
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1 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Fahrzeugs ist, welche die Weise veranschaulicht, auf welche eine Ausführungsform mit vielfältigen Unterkomponenten des Fahrzeugs zusammengebaut ist;
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2 eine schematische Ansicht einer beispielhaften elektrischen Maschine zum Fahrzeugantrieb zur Verwendung mit dem in 1 dargestellten Fahrzeug ist, und die einen eingebauten Ausgleichsring gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aufweist;
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3 eine isometrische Ansicht des in 2 dargestellten Ausgleichsrings ist;
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4 eine schematische Ansicht im Querschnitt eines beispielhaften Ausgleichsrings des in 2 und 3 dargestellten Typs ist; und
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5–7 schematische Veranschaulichungen sind, die Verfahren zum Herstellen eines Ausgleichsrings unter Verwendung von plattierten Materialien gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darstellen.
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BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die verschiedenen Ausführungsformen der hier beschriebenen vorliegenden Erfindung stellen einen Ausgleichsring für eine Rotoranordnung einer elektrischen Maschine, welche zum Einsatz in einem Fahrzeug geeignet ist, und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ausgleichsrings bereit. Die elektrische Maschine kann einen elektrischen Generator oder einen Elektromotor oder eine Kombination dieser (einen Motor/Generator) umfassen. Der Ausgleichsring weist eine Verbundstruktur auf, die hergestellt wird, indem ein Blech oder ein Gussteil aus einer magnetisch schirmenden Schicht auf ein Blech oder ein Gussteil einer Basismetallschicht plattiert wird. Die magnetisch schirmende Schicht trägt dazu bei, den Magnetfluss im Betrieb innerhalb der Rotoranordnung zu halten und zeichnet sich durch eine niedrige magnetische Permeabilität aus. Die Basismetallschicht ist aus einem relativ kostengünstigen Material hergestellt, um Gesamtkosten zu verringern, und stellt eine hohe mechanische Festigkeit bereit, die geeignet ist, um den Kräften standzuhalten, die durch hohe Rotationsraten erzeugt werden. Das Plattieren von Blech/Gussmetallen stellt einen Ausgleichsring bereit, der leichter maschinell zu bearbeiten und bei der maschinellen Bearbeitung weniger anfällig für Rissbildung ist als frühere gesinterte Pulvermetallkonstruktionen. Metalle in Blech/Guss-Form sind auch wesentlich weniger kostspielig als pulverförmige Metalle mit der gleichen Zusammensetzung und somit werden die Gesamtkosten des Ausgleichsrings verringert.
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1 veranschaulicht ein Fahrzeug, etwa ein Kraftfahrzeug 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst ein Fahrwerk 12, eine Karosserie 14, vier Räder 16 und ein elektronisches Steuerungssystem (oder eine elektronische Steuerungseinheit (ECU)) 18. Die Karosserie 14 ist auf dem Fahrwerk 12 angeordnet und umhüllt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Kraftfahrzeugs 10. Die Karosserie 14 und das Fahrwerk 12 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Räder 16 sind jeweils mit dem Fahrwerk 12 in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 14 drehbar gekoppelt.
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Das Kraftfahrzeug 10 kann ein beliebiger einer Anzahl unterschiedlicher Typen von Kraftfahrzeugen sein, wie zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Lastwagen oder ein Sportnutzfahrzeug (SUV), und es kann ein Zweiradantrieb (2WD) (d. h. Heckantrieb oder Frontantrieb), ein Vierradantrieb (4WD) oder ein Allradantrieb (AWD) sein. Das Kraftfahrzeug 10 kann auch einen beliebigen oder eine Kombination aus einer Anzahl verschiedener Typen von Maschinen (oder Aktoren) enthalten, wie zum Beispiel eine benzin- oder dieselgespeiste Brennkraftmaschine, die Maschine eines „Fahrzeugs mit flexiblem Kraftstoff” (FFV) (d. h. die eine Mischung aus Benzin und Alkohol verwendet), eine mit einem gasförmigen Gemisch (z. B. Wasserstoff und/oder Erdgas) gespeiste Maschine oder eine Brennstoffzelle, eine hybride Brennkraft/Elektromotor/Generatormaschine und einen Elektromotor.
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Bei der in 1 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug 10 ein Brennstoffzellenfahrzeug und umfasst ferner eine Aktoranordnung (oder einen Antriebsstrang) 20, eine Batterie 22, ein Batterieladestatussystem (SOC-System) 24, ein Leistungselektronikabteil (PEB) 26 und einen Radiator 28. Die Aktoranordnung 20 umfasst eine Brennkraftmaschine (IC-Maschine) 30 und ein Elektromotor/Generatorsystem (oder Antriebsmotor/Generatorsystem oder -anordnung) 32. Die Batterie 22 ist mit dem PEB 26 elektrisch gekoppelt und umfasst bei einer Ausführungsform eine Lithiumionenbatterie (Li-ion-Batterie), die eine Vielzahl von Zellen enthält, wie allgemein verstanden wird. Die Antriebsmotor/Generatoranordnung 32 umfasst typischerweise eine Vielzahl elektronischer Komponenten, welche Stator- und Rotoranordnungen umfassen. Die Rotoranordnung umfasst mindestens einen Ausgleichsring, der als eine metallische Verbundplattierung hergestellt und nach Bedarf maschinell bearbeitet wurde, um für die Rotoranordnung einen Ausgleich bereitzustellen, wenn sie bei hohen Rotationsraten arbeitet. Bei der in 1 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform wird die Antriebsmotor/Generatoranordnung 32 als Teil der Aktoranordnung 20 eingesetzt. Trotz dieses Beispiels kann die Antriebsmotor/Generatoranordnung 32 bei alternativen Ausführungsformen im Fahrzeug 10 an anderer Stelle eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die Antriebsmotor/Generatoranordnung bei einigen Ausführungsformen im Inneren eines Getriebes oder als Teil des riemengetriebenen Generatorstatorsystems (BAS) angeordnet sein, und mit einer IC-Maschine über einen Riemen oder ein anderes geeignetes Mittel verbunden sein.
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2 veranschaulicht auf schematische Weise die Antriebsmotor/Generatoranordnung 32 mit eingebauten Ausgleichsringen 50 und 52 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Antriebsmotor/Generatoranordnung 32 umfasst eine Statoranordnung 62, im Folgenden als Stator bezeichnet, der in einem Gehäuse 54 enthalten und mit diesem starr gekoppelt ist. Eine Rotoranordnung 58 ist mit dem Stator 62 drehbar gekoppelt und rotiert dazu im Wesentlichen konzentrisch um eine Achse A-A' auf einer (nicht gezeigten) Welle. In Abhängigkeit von ihrer Konstruktion kann die Anordnung 58 auch eine Vielzahl von Magneten 60 umfassen, die zur Interaktion mit einem Magnetfluss, der vom Stator 62 erzeugt wird, und zum Bereitstellen eines Drehmoments an die Rotoranordnung 58 auf eine gut bekannte Weise ausgestaltet ist. Ein erster Ausgleichsring 50 und ein zweiter Ausgleichsring 52 sind an entgegengesetzten Enden der Rotoranordnung 58 jeweils im Wesentlichen konzentrisch zu der Achse A-A' montiert, beispielsweise durch eine Presspassung. Die Ringe 50 und 52 sind zur Kompensation von Asymmetrien bei der Massenverteilung der Rotoranordnung 58 ausgestaltet, die andernfalls bewirken können, dass die Anordnung 58 beim Rotieren vibriert. Die Ringe 50 und 52 sind jeweils als zweischichtige Verbundstrukturen hergestellt, die aus zwei Metallblechen und/oder Gussteilen mit unterschiedlicher Zusammensetzung bestehen, die miteinander auf eine Weise plattiert sind, die nachstehend genauer beschrieben wird. Im Betrieb rotiert die Rotoranordnung 58 konzentrisch um die Achse A-A' innerhalb des Stators 62, wodurch mechanische Energie erzeugt wird. Die Ausgleichsringe 50 und 52 rotieren mit der Rotoranordnung 58, wobei jeder Ring eine asymmetrische Massenverteilung aufweist, die zum Auswuchten/Komplementieren von Rotationsunwuchten in der Anordnung 58 ausgestaltet ist.
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3 ist eine isometrische Ansicht des Ausgleichsrings 50 gemäß der beispielhaften Ausführungsform. Der Ausgleichsring 50 weist eine ringförmige Gestalt mit einem Außendurchmesser D1 und einem Innendurchmesser D2 auf und umfasst eine zweischichtige Verbundstruktur, die eine erste Schicht 80, im Folgenden als ringförmige magnetische Schirmschicht bezeichnet, enthält, die an eine zweite Schicht 84, im Folgenden als ringförmige Basisschicht bezeichnet, plattiert ist. Die erste und zweite Schicht 80 und 84 können eine beliebige Dicke und Geometrie aufweisen, die zur Montage an der Rotoranordnung 58 (2) geeignet ist. Der Ring 50 kann eine beliebige Anzahl von Höhlungen 88 mit beliebiger Gestalt oder Größe aufweisen, die maschinell in seine Oberfläche hineingearbeitet wurden, um eine asymmetrische Massenverteilung bereitzustellen, die Rotationsunwuchten in der Anordnung 58 kompensiert, wenn er mit dieser gekoppelt ist und mit dieser rotiert. Das maschinelle Ausarbeiten der Höhlungen 88 kann durch Bohren oder Fräsen oder durch ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren ausgeführt werden, das Material von dem Ring 50 auf präzise Weise entfernt. Im Betrieb rotiert der Ausgleichsring 50 mit der Rotoranordnung 58 und verstellt den Schwerpunkt der Anordnung 58, die nun den Ring 50 umfasst, um genauer mit einem Punkt auf der Achse A-A' (2) übereinzustimmen, wodurch das Rotationsgleichgewicht der Anordnung verbessert wird. Der Ring 50 ist ferner ausgestaltet, um eine magnetische Schirmung für die Rotoranordnung 58 bereitzustellen, um einen Magnetfluss darin zu halten, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Motors/Generators 32 verbessert wird.
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Bei der Verwendung hierin beschreibt der Ausdruck „plattieren” einen speziellen Satz von Prozessen, der zum Zusammenfügen zweiter metallischer Musterschichten verwendet wird. Ein Plattierungsprozess verwendet allgemein zwei metallische Schichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung, wobei die Schichten eine beliebige Art von zusammenhängender Metallstruktur umfassen können, die auf eine beliebige Weise ausgebildet ist, wie zum Beispiel durch Walzen, um Blechteile zu bilden, oder durch Gießen, um Gussmetallstücke zu bilden. Das Plattieren umfasst, dass die Oberflächen beider Teile in engen Kontakt zueinander gebracht werden und eine Technik, wie etwa ein Kaltwalzen, ein Warmwalzen, ein Warm- oder Heißpressen, ein Explosionsschweißen, ein Extrusionsschweißen oder dergleichen verwendet wird, um einen Kontakt von Metall zu Metall zu schaffen und die Bindung an der Schnittstelle zu verbessern. Geeignete Oberflächenvorbehandlungen können an derartigen Metallteilen als eine Vorstufe vor dem Plattieren ausgeführt werden, um Verschmutzungen und/oder Metalloxide zu entfernen. Das Plattieren umfasst nicht das Zusammenfügen winziger Metallpartikel, wie etwa pulverförmige Metalle, die Verfahren wie Sintern verwenden, oder das Zusammenfügen von Blech- oder Gussteilen durch Schweißen, Hartlöten und dergleichen, das mindestens eines der Teile auf seine Schmelztemperatur bringt. Darüber hinaus umfasst das Plattieren keinerlei Zwischenklebmaterialien, die zum Zusammenfügen von Teilen an einer Schnittstelle verwendet werden, wie etwa durch Kleben oder Weichlöten.
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4 veranschaulicht den Ausgleichsring 50 auf schematische Weise im Querschnitt gemäß der beispielhaften Ausführungsform. Der Ring 50 umfasst eine ringförmige Basisschicht 84 und eine ringförmige magnetische Schirmschicht 80. Die Schirmschicht 80 ist an einer Schnittstelle 92 auf die Basisschicht 84 auf eine Weise plattiert, die nachstehend beschrieben wird. Die ringförmige Basisschicht 84 weist eine Höhlung 88 auf, die in ihrer Oberfläche durch ein beliebiges geeignetes Verfahren, wie etwa Bohren oder Fräsen, ausgebildet ist. Die Größe und die Position der Höhlung 88 an dem Ring 50 hängt von den Gleichgewichtseigenschaften des Hostrotors ab, wie vorstehend beschrieben wurde. Obwohl der Ring 50 so gezeigt ist, dass er eine einzige Höhlung 88 mit einer speziellen Größe und Gestalt aufweist, versteht es sich daher, dass eine beliebige Anzahl derartiger Höhlungen mit einer beliebigen geeigneten Größe, Gestalt und/oder Tiefe verwendet werden kann. Außerdem kann ein maschinelles Bearbeiten, um Metall aus der magnetischen Schirmschicht 80 zu entfernen, für einen speziellen Rotor oder eine spezielle Konstruktion nach Bedarf auch auf ähnliche Weise ausgeführt werden.
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5–7 veranschaulichen auf schematische Weise Verfahren zum Ausbilden eines Ausgleichsrings 100 mit einer ringförmigen magnetischen Schirmschicht, die auf eine ringförmige hochfeste Basisschicht plattiert ist, gemäß vielfältiger beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung. Mit Bezug auf 5 beginnt das Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, indem eine Basisschicht 110 und eine magnetische Schirmschicht 114 bereitgestellt werden. Die Schichten 110 und 114 sind für den Durchmesser des herzustellenden Ausgleichsrings geeignet dimensioniert und können eine beliebige geeignete Dicke aufweisen. Bei einer Ausführungsform weist die Basisschicht 110 eine Dicke von etwa 1 Millimeter (mm) bis etwa 20 mm auf und ist vorzugsweise von etwa 1 mm bis etwa 10 mm dick. Die magnetische Schirmschicht 114 weist eine Dicke von etwa 0,1 mm bis etwa 10 mm auf und ist vorzugsweise von etwa 1 mm bis etwa 5 mm dick. Die Basisschicht 110 weist eine erste Oberfläche 112 auf und kann aus einem beliebigen hochfesten Metall bestehen, das zum Plattieren geeignet ist, wie zum Beispiel einem Kohlenstoffstahl. Die magnetische Schirmschicht 114 weist eine zweite Oberfläche 116 auf und kann aus einem beliebigen Metall bestehen, das ein niedriges μ aufweist, wie zum Beispiel Titan, Aluminium, Edelstahl, Kupfer, Magnesium, Chrom, Zink, Mangan, Molybdän, und Legierungen daraus. Bei einer Ausführungsform weist die magnetische Schirmschicht 114 ein μ von etwa dem Einfachen bis etwa dem Zweifachen der magnetischen Permeabilität eines Vakuums auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die magnetische Schirmschicht 114 ein μ von etwa dem 1 bis etwa 1,2-fachen der magnetischen Permeabilität eines Vakuums auf. Als nächstes wird auf den Oberflächen 112 und 116 eine Oberflächenvorbehandlung ausgeführt, die für die gewählten Materialien geeignet ist, um irgendwelche Metalloxide oder Verschmutzungen, wie etwa Kohlenwasserstoffe, die darauf vorhanden sein können, zu entfernen. Derartige Vorbehandlungen können chemische Behandlungen umfassen, die zum Entfernen derartiger Oxide und Verschmutzungen entworfen sind, oder abschleifende Behandlungen, wie etwa Schmirgeln oder Sandstrahlen oder eine Kombination dieser beiden. Sandstrahlen kann auch verwendet werden, um die Oberflächenrauigkeit zu erhöhen, um eine mechanische Haftung während des nachfolgenden Plattierungsprozesses zu erleichtern. Die Oberflächen 112 und 116 werden einander dann angenähert, wie durch Doppelpfeile 118 veranschaulicht ist.
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Nach der Oberflächenvorbehandlung werden die Schichten 110 und 114 miteinander in Kontakt gebracht, wie in 6 veranschaulicht ist. Druck (wie durch Pfeile 120 dargestellt ist) wird auf die Schichten 110 und 114 aufgebracht, wie zum Beispiel durch eine beliebige geeignete Walztechnik, sodass die Oberflächen 112 und 116 in einen engen Kontakt von Metall zu Metall miteinander gebracht werden, um eine Verbundstruktur 122 auszubilden. In Abhängigkeit von dem verwendeten Gesamtprozess kann gemeinsam mit dem Druck auch Wärme aufgebracht werden (wie durch Pfeile 124 dargestellt ist), um die Haftungsfestigkeit der resultierenden Plattierung zu verbessern.
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Als nächstes wird ein ringförmiger Ring 130 aus der Verbundstruktur 122 ausgebildet, wie in 7 veranschaulicht ist. Der ringförmige Ring 130 kann ausgebildet werden, indem ein Teil der Verbundstruktur 122 unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technik, wie zum Beispiel einem Stanzprozess, entfernt wird. Der ringförmige Ring 130 weist äußere und innere Durchmesser D1 bzw. D2 auf, die gemäß den Abmessungen der Hostrotoranordnung dimensioniert sind. Nach der Ausbildung kann der ringförmige Ring 130 auf eine beliebige geeignete Weise maschinell bearbeitet werden, wie zum Beispiel durch Bohren oder Fräsen, um Material entweder von der Basisschicht 110 oder der magnetischen Schirmschicht 114 oder beiden nach Bedarf zu entfernen, um den endgültigen Ausgleichsring zu bilden. Der Ausgleichsring 100 kann dann montiert werden, wobei die magnetische Schirmschicht 114 benachbart zu einem Ende einer Rotoranordnung so angeordnet wird, wie der Ausgleichsring 50 an der Rotoranordnung 58 (2) montiert ist, um dieser beim Rotieren ein verbessertes Gleichgewicht bereitzustellen.
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Die verschiedenen Ausführungsformen der hier beschriebenen vorliegenden Erfindung stellen einen Ausgleichsring und Verfahren zur Herstellung eines Ausgleichsrings für eine Rotoranordnung eines Elektromotors/Generators eines Fahrzeugs bereit, der eine magnetische Schirmschicht aufweist, die an eine hochfeste Basismetallschicht plattiert ist. Diese beispielhaften Ausführungsformen können auch auf eine beliebige geeignete elektrische Maschine angewendet werden, wie etwa einen Elektromotor oder einen elektrischen Generator, die bei einem beliebigen Fahrzeugtyp eingesetzt werden können. Die magnetische Schirmschicht kann entweder eine Blech- oder eine Gussmetallschicht mit einer niedrigen magnetischen Permeabilität umfassen und ist zur Montage benachbart zum Rotor ausgestaltet. Die Basisschicht kann auch entweder eine Blech- oder eine Gussschicht umfassen und zeichnet sich durch ihre hohe mechanische Festigkeit aus. Diese zwei Schichten werden unter Verwendung eines herkömmlichen Plattierungsprozesses zusammengefügt und aus der resultierenden Verbundstruktur wird ein Ausgleichsring hergestellt. Der endgültige Ausgleichsring kombiniert dadurch sowohl die niedrige magnetische Permeabilität als auch die hohe mechanische Festigkeit in eine einzige Verbundstruktur, ohne kostspielige pulverförmige Materialien zu verwenden. Die zum Herstellen des resultierenden Ausgleichsrings verwendeten Blech- oder Gussmaterialien sind leichter maschinell zu bearbeiten und weniger anfällig für Rissbildung.
